Cell：人类和猩猩年夜脑 “无缝切换”，只要改动一个分子开关

作为一个物种，人类最共同的特征之一便是年夜脑的扩展。与小鼠相比，人脑的神经元总数添加了1,000倍，是一切灵长类植物中最多的，比咱们的远亲黑猩猩和年夜猩猩超过跨过三倍多。自从人类脱离了其他年夜猿之后，人类的年夜脑就阅历了疾速的扩张，然则这种人类特有的扩张机制仍旧未知。并且虽然咱们曾经相识了许多无关节制灵长类植物与啮齿类植物退化差别的机制的常识，但与其他猿类相比，人类特同性的变动却不为人知。

基于此，来自英国剑桥年夜学医学研讨理事会分子生物学试验室的Madeline A Lancaster 传授率领团队，通过使用衍生自人类、年夜猩猩和黑猩猩细胞的年夜脑类器官来研讨驱动退化性年夜脑扩张的发育机制。发现神经上皮分解是猿类中的一个恒久继续的进程，波及以细胞形态改动为特征的先前无奈辨认的过渡状态。并通过比拟RNA测序（RNA-seq）提醒了细胞形状产生因子，包括一种已知的上皮-间质转化调理剂（ZEB2），在表白能源学上的差别。相关研讨结果以“An early cell shape transition drives evolutionary expansion of the human forebrain ”为题，于近期在线颁发在《Cell》 杂志上。

人类器官均一直比在一个阶段年夜猩猩和黑猩猩类器官较年夜时端脑的神经上皮芽曾经造成和正在阅历收缩。研讨职员查看了神经上皮细胞扩张时代的几个光阴点，提醒了神经诱导后3天跨物种的类似年夜小和组织构造。然而，在第5天，年夜猩猩和黑猩猩的类器官显示出更多的圆形神经上皮芽，而人类类植物的表示出更多的伸长的神经上皮芽。对ZO1染色，ZO1是一种慎密连贯卵白，可标志极化上皮的顶外表，提醒了非人猿类器官。使用定制的图像阐发管道，将顶腔进行了联系和3D重修，从而提醒了腔体形态和年夜小上特定于物种的差别。对每个类器官的最年夜内腔进行量化后发现，与其他类人猿相比，人类类器官可能造成更年夜的内腔。

为了进一步量化细胞形态，研讨职员转向了具备单个细胞联系功效的高分辩率扭转盘共聚焦成像。由于后期研讨的发当初物种内和在非人类猿猴细胞系中是一致的，以是研讨职员集中于比拟一种代表性人类和一种代表性猿猴细胞系的类器官。虽然这两个物种的NE细胞在第3天表示出类似的形状，但因为其高度膨胀的形状，与人类相比，第5天的年夜猩猩NE细胞表示出减小的根尖突体积。相反，人类细胞在第8天表示出这种更细长的形态，而到了第10天，人类和年夜猩猩NE细胞都表示出了RG细胞典型的相似伸长和膨胀的形状。

虽然在统一光阴点搜集的类器官在各个物种之间仿佛高度相关，但PCA双线图显示了在第5、10和25天，物种之间存在一定水平的拆散。研讨职员进一步对在这些光阴点驱动差别的前300个基因进行了基因本体论（GO）术语富集阐发。在一切光阴点，GO术语通常与神经体系发育无关，第5天晚期的术语次要涵盖器官发育和形状产生，而第25天的术语与神经元区室（例如树突和突触）以及神经产生无关。研讨职员在第25天进一步查看了一些驱动差别的基因，并发现与年夜猩猩的突触造成和成熟相关的基因以更快的速率增长。这与曩昔的研讨一致，标明人类神经元的成熟速率较慢。

综上所述，人类向tNE形状的恒久转变以及更短的细胞周期，关于人类年夜脑的退化尤其惹人入胜，由于它可以解释人类年夜脑与猿相比的线性缩放。在如许的晚期发育阶段的退化修饰将预期影响神经产生的一切后续步调，并招致一切神经元类型成比例地添加。理论上，数学建模提醒了神经元的预期添加，乃至在晚期对神经元的染色也显示出人类类器官的数目添加。此外，从细胞构造上看，这预计不会招致皮质灰质增厚，而是会招致切向维度上年夜脑的扩大，这恰恰是在与其他猿相比的神经剖解学中看到的。总体而言，该研讨团队的发现标明，受EMT根本进程调理的细胞形态绝对复杂的退化变动能够对年夜脑退化发生严重影响。

参考文献

1、Benito-Kwiecinski, Silvia et al. “An early cell shape transition drives evolutionary expansion of the human forebrain.” Cell, S0092-8674(21)00239-7. 19 Mar. 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.02.050

2、Benito-Kwiecinski, Silvia et al. “An early cell shape transition drives evolutionary expansion of the human forebrain.” Cell, S0092-8674(21)00239-7. 19 Mar. 2021, doi:10.1016/j.cell.2021.02.050

3、Charvet, Christine J et al. “Gradients in cytoarchitectural landscapes of the isocortex: Diprotodont marsupials in comparison to eutherian mammals.” The Journal of comparative neurology vol. 525,8 (2017): 1811-1826. doi:10.1002/cne.24160